Uracil

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Strukturformel
Allgemeines
Name	Uracil
Andere Namen	Pyrimidin-2,4(1H,3H)-dion 2,4-Pyrimidindion
Summenformel	C4H4N2O2
CAS-Nummer	66-22-8
PubChem	1174
DrugBank	DB03419
Kurzbeschreibung	weißer, pulvriger Feststoff[1]
Eigenschaften
Molare Masse	112,09 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Schmelzpunkt	341 °C[2]
Löslichkeit	gering löslich in Wasser[1], leicht löslich in heißem Wasser[2]
Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1] keine Gefahrensymbole R- und S-Sätze R: keine R-Sätze S: keine S-Sätze
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Uracil ist eine Pyrimidin-Base. Uracil kommt im Körper hauptsächlich an Ribosephosphat gebunden vor, entweder als eines der Nukleotide Uridinmonophosphat (UMP), Uridindiphosphat (UDP) oder Uridintriphosphat (UTP) oder als Bestandteil der Ribonukleinsäure (RNA).

[Bearbeiten] Biologische Bedeutung

[Bearbeiten] Bestandteil der RNA

Uracil ist eine der vier Nukleinbasen der Ribonukleinsäure (RNA) und bildet dort die Basenpaarung zu Adenin aus.

Physiologisch wird Uracil nur in die einsträngie RNA, nicht aber in die doppelsträngige Desoxyribonukleinsäure (DNA) eingebaut. Zur Paarung mit Adenin über zwei Wasserstoffbrücken kommt es während der Transkription, in den Schleifen (Loops) der tRNA und während der Translation (Proteinbiosynthese).

In der DNA tritt Thymin an die Stelle von Uracil. Uracil kann relativ einfach durch Desaminierung und Hydrolyse aus Cytosin gewonnen werden, was einer Veränderung des genetischen Codes gleichkäme. Thymin hingegen unterscheidet sich vom Uracil durch eine zusätzliche Methylgruppe und kann so auch nicht ohne weiteres aus Cytosin entstehen. In der DNA vorhandenes Uracil kann somit als Mutation erkannt und durch Basenexzisionsreparatur gegen Cytosin ausgetauscht werden. Die Vermeidung von Mutationen rechtfertigt hier den Aufwand, der zur Synthese von Thymin aus Uracil notwendig ist. Im Gegensatz zu DNA ist RNA relativ kurzlebig, mutierte Basen in einzelnen RNAs werden vom Organismus problemlos toleriert, was eine Verwendung des einfacher herzustellenden Uracils zweckmäßig erscheinen lässt.

[Bearbeiten] Aktivierung von Zuckern

Uracil spielt als UTP auch eine wichtige Rolle beim tierischen Zuckermetabolismus. Die Umesterung von UTP und Glucose-1-phosphat zu UDP-Glucose und Pyrophosphat aktiviert die Glucose für den Einbau in Glycogenpolymere (überzähliger Zucker wird in Tieren als Glycogen gespeichert). Bei der Isomerisierung von Galactose in Glucose wird zunächst UDP-Galactose gebildet, welche dann in UDP-Glucose umgewandelt wird. Diese gibt ihr UDP an die nächste Galactose weiter.

[Bearbeiten] Synthese

siehe Pyrimidin-de novo-Synthese

[Bearbeiten] Ausgangsstoff für andere Nukleotide

Durch Aminierung der 4-Keto-Gruppe wird aus Uracil Cytosin. Diese Reaktion verbraucht ein ATP, die Aminogruppe stammt von Glutamin.

UDP ist auch der Ausgangsstoff für die Synthese von dTTP (Desoxy-Thymidintriphosphat), das für die DNA-Synthese gebraucht wird. Hierbei wird zunächst UDP durch die Ribonukleotid-Reduktase zu dUDP reduziert. Nach Dephosphorylierung zum dUMP wird dieses durch die Thymidylat-Synthase zum dTMP methyliert. Als Methylgruppendonor fungiert hier N⁵,N¹⁰-Methylentetrahydrofolat. Das entstehende dTMP wird zum Triphosphat (dTTP) phosphoryliert und kann zur DNA-Synthese genutzt werden

Synthese von dTMP (1b) aus dUMP (1a). Bei der Reaktion wird N⁵,N¹⁰-Methylentetrahydrofolat (4) zu 7,8-Dihydrofolat (2) umgesetzt, was die Thymidylat-Synthase^[3] (A) katalysiert. Dieses wird unter NADPH-Verbrauch zu Tetrahydrofolat (3) durch die Dihydrofolat-Reduktase^[4] (B) reduziert. Die Serinhydroxymethyl-Transferase^[5] (C) regeneriert N⁵,N¹⁰-Methylentetrahydrofolat schließlich unter Verbrauch von Serin.

[Bearbeiten] Abbau

Uracil wird zu Kohlenstoffdioxid (CO₂), zwei Ammoniumionen (NH₄⁺) und 3-Oxo-propionsäure abgebaut. Letzteres reagiert weiter zu Malonyl-CoA, das zum Beispiel in der Fettsäuresynthese Verwertung finden kann.

[Bearbeiten] Siehe auch

• Adenin, Thymin, Cytosin, Guanin
• Nukleobase

[Bearbeiten] Quellen

• Voet, Voet, Pratt: Lehrbuch der Biochemie. Wiley-VCH, Weinheim 2002, ISBN 978-3-527-30519-3

1. ↑ ^{a b c} Herstellerangaben der Firma Alfa Aesar: http://www.alfa-chemcat.com/daten_msds/D/A15570_-_D.pdf. 11. Jun. 2007
2. ↑ ^{a b} Herstellerangaben der Firma EMD Biosciences Inc.: http://www.merckbiosciences.co.uk/msds/German/6630German.pdf. 11. Jun. 2007
3. ↑ EC 2.1.1.45 (Thymidylat-Synthase)
4. ↑ EC 1.5.1.3 (Dihydrofolat-Reduktase)
5. ↑ EC 2.1.2.1 (Serinhydroxymethyl-Transferase)

[Bearbeiten] Weblinks

 Wikibooks: Pyrimidinstoffwechsel – Auf- und Abbau von Uracil – Lern- und Lehrmaterialien